나노 머신의 잠재력 LC-BLYP법

나노머신의 잠재력을 넓히는 성과가 나왔다. 나노 팽이라고 불리는 세계에서 가장 작은 탄소 나노튜브분자 베어링의 움직임을 최첨단의 이론 계산으로 해명했다. 2개의 다른 회전이 존재하고 저온에서는 전진 이 주체 고온에서 자전 운동이 가해지는 것을 밝혀냈다. 새로운 지식을 분자 설계에 활용하면 나노 크기의 운동을 자유 자재로 제어할수 있을 것 같다. 

연구 그룹은 2013년 다수의 탄소 원자로 구성 탄소나노튜브 분자 베어링을 대량 합성했다. 탄소 나노튜브분자를 테두리에 축구공 같은 풀러렌을 회전한 직경 1.4 나노 미터 (나노는 10억분의 1)의 베어링이다. 분광 분석으로 이 분자 베어링은 회전이 팽이처럼 활발하게 돌고 있다는 것을 알고 있었다. 온도를 변화 시키면 회전 운동이 뭔가 변화하지만, 그 실체는 수수께끼였다.

이 수수께끼 이론에 대처 실험 화학자와 이론 화학자가 공동으로 탄소 나노 튜브 분자 베어링의 회전 세부 사항을 명확히했다. 우선,이 분자 베어링의 이론 분석에 적합한 방법을 탐색했다. 10종 이상의 기술에서 밀도 함수 LC-BLYP 법이 적합하며, 실험적인 열역학 에너지를 정밀하게 파악할 수를 발견했다. 이 계산법에 탄소 나노 튜브 분자 베어링의 회전을 재현했다.

그 결과, 분자 베어링의 회전은 전진과 자전 운동이라는 두 가지 다른 움직임이있는 것을 발견했다. 또한 온도가 낮은 낮은 에너지 상태 인 경우에는 전진이 주로 일어나고 있으며, 온도를 올라 높은 에너지 상태로함에 따라 자전 운동이 더해져가는 것을 확인했다. 이 두 가지 운동의 존재와 온도에 따른 변화가 분광에 의한 해석을 어렵게하고 있던 원인이었다.

말의 움직임은 회전 시작은 축이 강직 한 자전 운동의 회전이 주이지만 회전을 멈출 무렵에는 회전축이 원을 그리 듯이 흔들 흔들 진동 전진이 주로된다. 이와 비슷한 현상이 나노 크기의 팽이에서도 일어나고 있는지 이번 이론 연구는 보여 주었다. 또한 나노 크기의 팽이의 회전에 마찰이 거의없고, 일단 에너지를주는 좀처럼 회전이 멈추지 않는 것도 알 수 나노의 세계에서만 일어나는 이상한 현상의 일단이 엿 보였다.

나노에서도 우리가 잘 알고있는 팽이와 같은 회전 양식이라는 결과가 나와서 깜짝 놀랐다. 공개 한 동영상 이미지를 보여 주었다. 회전 수는 이번 조사에서 알 수 없지만 육안으로는 보이지 않을 정도로 빠르다.이 성과는 나노 크기의 분자 기계에 새로운 방향성을 나타내는 것으로, 합성과 그것을 활용 한 새로운 기능 나노 분자 기계의 설계, 제조 지침이된다 "고 말했다.